(57)【要約】【課題】  高純度・高収率の窒化ホウ素の製造方法、特に、仮焼工程と焼結工程を単一の焼成工程に統合し、高純度の窒化ホウ素を得る上で反応生成物の洗浄／浸出が任意工程である改良法の提供。【解決手段】  六方晶窒化ホウ素化合物の製造方法であって、当該方法が、酸素含有ホウ素化合物を窒素含有源と、ドーパントとして用いられる１種以上の化合物の存在下１０００℃以上の処理温度で、１時間以上反応させて六方晶窒化ホウ素化合物を形成する工程を含み、上記ドーパントが上記処理温度よりも気化温度の低い金属ホウ酸塩を形成する金属化合物である方法。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
六方晶窒化ホウ素化合物の製造方法であって、当該方法が、
酸素含有ホウ素化合物を窒素含有源と、ドーパントとして用いられる１種以上の化合物の存在下１０００℃以上の処理温度で、１時間以上反応させて六方晶窒化ホウ素化合物を形成する工程を含み、
上記ドーパントが、上記処理温度よりも気化温度の低い金属ホウ酸塩を形成する金属化合物である、方法。
【請求項２】
六方晶窒化ホウ素化合物の熱伝導度が１．５Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
六方晶窒化ホウ素化合物の熱伝導度が３Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
六方晶窒化ホウ素化合物の熱伝導度が５Ｗ／ｍＫ以上である、請求項１記載の方法。
【請求項５】
酸素含有ホウ素化合物を窒素含有源とドーパントの存在下１０００〜２３００℃の範囲の処理温度で反応させる、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記処理温度が１５００℃以上である、請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記処理温度が１８００℃以上である、請求項６記載の方法。
【請求項８】
酸素含有ホウ素化合物を窒素含有源とドーパントの存在下１０００〜２３００℃の範囲の処理温度で７２時間以内の期間反応させる、請求項５記載の方法。
【請求項９】
前記反応を３０時間以内の期間実施する、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記反応を１２時間以内の期間実施する、請求項９記載の方法。
【請求項１１】
前記反応を６時間以内の期間実施する、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
前記ドーパントが、バリウム化合物、セシウム化合物、カリウム化合物、ストロンチウム化合物、ルビジウム化合物、硝酸リチウム、酸化リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムシクロペンタジエナイド、ジリチウムフタロシアニン、二リチウム塩、酢酸リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムアミド、リチウムビス（トリメチルシリル）アミド、テトラヒドリドホウ酸リチウム、炭酸リチウム、リチウムジメチルアミド、水素化リチウム、水酸化リチウム、メタホウ酸リチウム、モリブデン酸リチウム、ニオブ酸リチウム、過塩素酸リチウム、過酸化リチウム、テトラホウ酸リチウム、ホウ水素化リチウム、トリエチルヒドリドホウ酸リチウム、シュウ酸リチウム及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記ドーパントが、酸化バリウム、硝酸バリウム、酸化セシウム、硝酸セシウム、水酸化カリウム、酸化ストロンチウム、硝酸ストロンチウム、酸化ルビジウム、窒化ルビジウム、硝酸リチウム、酸化リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムシクロペンタジエナイド、ジリチウムフタロシアニン、二リチウム塩、酢酸リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムアミド、リチウムビス（トリメチルシリル）アミド、テトラヒドリドホウ酸リチウム、炭酸リチウム、リチウムジメチルアミド、水素化リチウム、水酸化リチウム、メタホウ酸リチウム、モリブデン酸リチウム、ニオブ酸リチウム、過塩素酸リチウム、過酸化リチウム、テトラホウ酸リチウム、ホウ水素化リチウム、トリエチルヒドリドホウ酸リチウム、シュウ酸リチウム及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２記載の方法。
【請求項１４】
前記ドーパントが酸素含有ホウ素化合物と窒素含有源の総重量の１重量％以上の量で存在する、請求項１２記載の方法。
【請求項１５】
前記ドーパントが、酸化バリウム、酸化セシウム、水酸化カリウム、酸化ストロンチウム、酸化ルビジウム、硝酸リチウム及びこれらの混合物からなる群から選択される、請求項１２記載の方法。
【請求項１６】
前記ドーパントが硝酸リチウムであり、ドーパントの存在量が酸素含有ホウ素化合物と窒素含有源の総重量の１重量％以上である、請求項１３記載の方法。
【請求項１７】
前記ドーパントが硝酸リチウムであり、ドーパントの存在量が酸素含有ホウ素化合物と窒素含有源の総重量の２重量％以上である、請求項１６記載の方法。
【請求項１８】
前記ドーパントが、硝酸リチウム、酸化リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムシクロペンタジエナイド、ジリチウムフタロシアニン、二リチウム塩、酢酸リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムアミド、リチウムビス（トリメチルシリル）アミド、テトラヒドリドホウ酸リチウム、炭酸リチウム、リチウムジメチルアミド、水素化リチウム、水酸化リチウム、メタホウ酸リチウム、モリブデン酸リチウム、ニオブ酸リチウム、過塩素酸リチウム、過酸化リチウム、テトラホウ酸リチウム、ホウ水素化リチウム、トリエチルヒドリドホウ酸リチウム、シュウ酸リチウム及びこれらの混合物から選択される、請求項１３記載の方法。
【請求項１９】
前記ドーパントが、硝酸リチウム、酸化リチウム、炭酸リチウム、水素化リチウム、水酸化リチウム、メタホウ酸リチウム、過酸化リチウム、テトラホウ酸リチウム、ホウ水素化リチウム及びこれらの混合物から選択される、請求項１８記載の方法。
【請求項２０】
前記ドーパントが硝酸リチウムである、請求項１９記載の方法。
【請求項２１】
当該方法が連続法である、請求項１記載の方法。
【請求項２２】
請求項１記載の方法で製造した六方晶窒化ホウ素化合物。
【請求項２３】
請求項１記載の方法で製造した六方晶窒化ホウ素化合物を含有する物品。
【請求項２４】
六方晶窒化ホウ素化合物の製造方法であって、当該方法が、
（ａ）酸素含有ホウ素化合物、窒素含有源及びドーパントの混合物であって、ドーパントが酸素含有ホウ素化合物と窒素含有源の総重量の１重量％以上の量で存在する混合物を形成し、
（ｂ）上記混合物を２００℃以上の温度に０．５時間以上加熱して混合物中の水分を除去し、
（ｃ）混合物を１２００℃以上の処理温度に１時間以上付して六方晶窒化ホウ素化合物を形成する工程を含み、
前記ドーパントが上記処理温度よりも気化温度の低い金属ホウ酸塩を形成する金属化合物である、方法。
【請求項２５】
形成された生成物が９９％以上の窒化ホウ素の純度を有する、請求項２４記載の方法。
【請求項２６】
本質的に工程（ａ）及び（ｃ）のみからなる、請求項２４記載の六方晶窒化ホウ素化合物の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、高純度窒化ホウ素製品を得るためドーパント材料を用いて六方晶窒化ホウ素化合物を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
窒化ホウ素は、工業的重要性が増しつつある熱安定性・高耐火性材料である。窒化ホウ素は、通例、反応組成物のホウ素源としてホウ酸を用いる方法で製造されている。従前提案されたホウ酸から窒化ホウ素を製造する方法は、米国特許第２９２２６９９号、同第３２４１９１８号及び同第３２６１６６７号、並びに英国特許第８７４１６６号、同第８７４１６５号及び同第１２４１２０６号に記載されている。特開平０６−０４０７１３号公報には、コールマイトから窒化ホウ素を製造する方法が開示されている。
【０００３】
これらの従来の窒化ホウ素製造方法では、アルカリ／アルカリ土類金属化合物（特にナトリウム及びカルシウム化合物）を含有するホウ酸塩原料を１２００℃以上の温度のアンモニアでパージして窒化ホウ素と副生物とを形成するが、高純度の窒化ホウ素を回収するには追加の洗浄及び処理工程が必要とされる。ある種の副生物は様々な形態のホウ酸カルシウムであり、これらは塩酸での浸出によって窒化ホウ素から除去される。その他の方法では窒化ホウ素を精製するために脱イオン水を使用する。米国特許第３４１５６２５号には、洗浄及び処理工程後に高純度の窒化ホウ素生成物を得るための連続又は回分法が開示されている。
【０００４】
米国特許第４０４５１８６号には、Ｌｉ３Ｎを用いて粒径の小さい窒化ホウ素と反応させ、次いで混合物から１１００℃を上回る高温で粒径の比較的大きい結晶性六方晶窒化ホウ素を再結晶させることが開示されている。中国特許出願公開第１５３９７２９号には、三フッ化ホウ素エーテル及び窒化リチウムから溶剤熱合成法によって窒化ホウ素を製造する方法が開示されている。ドイツ特許第４１０８３６７号には、（無水ジ（Ｃ２−６）アルキルエーテル中の）窒化リチウムの懸濁液を過剰のトリフルオロボランジ（Ｃ１−６）アルキルエーテラート（好ましくはジブチルエーテラート）と、攪拌しながら２０〜２３０℃で２〜２４時間反応させることからなる主に六方晶構造の窒化ホウ素の製造方法が開示されている。
【特許文献１】米国特許第２９２２６９９号明細書
【特許文献２】米国特許第３２４１９１８号明細書
【特許文献３】米国特許第３２６１６６７号明細書
【特許文献４】英国特許第８７４１６６号明細書
【特許文献５】英国特許第８７４１６５号明細書
【特許文献６】英国特許第１２４１２０６号明細書
【特許文献７】特開昭５８−４１７０６号公報
【特許文献８】米国特許第３４１５６２５号明細書
【特許文献９】米国特許第４０４５１８６号明細書
【特許文献１０】中国特許出願公開第１５３９７２９号明細書
【特許文献１１】ドイツ特許第４１０８３６７号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の方法では、洗浄の必要性に加えて、洗浄工程の前に、通例、窒化ホウ素結晶を形成するための二段階法が必要とされる。第一工程は仮焼工程であり、反応体を１１００℃以下の温度に加熱し、反応の不完全な「乱層構造」（ｔｕｒｂｏｓｔｒａｔｉｃ）形の窒化ホウ素を形成する。第二の焼結工程では、乱層構造窒化ホウ素を１５００〜２３００℃の温度に加熱して最終窒化ホウ素生成物の結晶性及び純度を制御する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、高純度・高収率の窒化ホウ素の製造方法に関する。さらに、本発明の方法では、仮焼工程と焼結工程を単一の焼成工程に統合し、この工程で金属ホウ酸塩不純物が気化して抜け、高純度窒化ホウ素結晶を形成する。最後に、本発明は、高純度の窒化ホウ素を得る上で反応生成物の洗浄／浸出が任意工程である改良法に関する。
【０００７】
本発明は、高純度及び高熱伝導率の多結晶六方晶窒化ホウ素（ｈＢＮ）化合物の製造方法であって、当該方法が、酸素含有ホウ素化合物を窒素含有源とドーパントの存在下１０００℃以上の温度で１時間以上反応させることを含み、上記ドーパントが最高処理温度よりも気化温度の低い金属ホウ酸塩を形成する金属含有化合物である方法に関する。
【０００８】
本発明はさらに、ドーパントとしての硝酸リチウムの存在下で六方晶窒化ホウ素化合物を製造する方法に関する。
【０００９】
最後に、本発明は、ドーパントとしての硝酸リチウムの存在下で六方晶窒化ホウ素化合物を製造する方法であって、処理温度が１０００〜２３００℃の範囲にある方法に関する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本明細書では、量を表すに際し、それに関連する基本機能を変えることなく変動し得る量に近似的用語を用いることがある。例えば、「約」又は「実質的」のような用語で修飾した値は、場合によっては、厳密には規定した値に限定されないことがある。
【００１１】
「処理温度」という用語は「プロセス温度」と言う用語と互換的に用いられ、本発明のｈＢＮの製造方法における装置／工程の温度を表す。
【００１２】
「最高処理温度」又は「最高プロセス温度」という用語は、本発明のｈＢＮ製造方法に用いる工程及び／又は装置で測定される最高プロセス温度を表す。
【００１３】
本明細書において、窒化ホウ素の熱伝導率は、４０体積％（約６０重量％）のｈＢＮとＳｙｌｇａｒｄ  １８４シリコーン樹脂及びＳｙｌｇａｒｄ  １８４硬化剤（共にＤｏｗ  Ｃｏｒｎｉｎｇ社から市販）との混合物から形成した試料について、市販のＨｏｔ  Ｄｉｓｋ定常熱分析装置を用いて測定した熱伝導率を表す。具体的な例は、１０．０ｇのＢＮ材料と６．２４ｇのＳｙｌｇａｒｄ  １８４シリコーン樹脂及び０．６２ｇのＳｙｌｇａｒｄ  １８４硬化剤との混合物である。混合後、試料を硬化させて試料パッドを製造し、熱伝導率を測定する。熱伝導率試験用のＧａｇｅ  Ｒ＆Ｒデータから、これらの結果が±０．５Ｗ／ｍＫ以内で正確であることが確認される。
【００１４】
本発明の方法に用いる原料
窒化ホウ素の製造方法では、一般に、ホウ素源と窒素源とを出発原料として使用し、これらを反応させてホウ素原子と窒素原子が共存する化合物を形成する。本発明は高純度窒化ホウ素の製造方法であって、高温での反応において、酸素含有ホウ素化合物及び有機窒素含有化合物の出発原料にドーパントを混合する方法に関する。反応中にドーパント金属から形成される金属ホウ酸塩が気化するので、浸出や洗浄によって除去する必要がない。
【００１５】
本発明の一実施形態では、酸素含有ホウ素化合物は、ホウ酸、酸化ホウ素、酸化ホウ素供与物質、例えば三酸化ホウ素、二酸化二ホウ素、三酸化四ホウ素もしくは五酸化四ホウ素、及びホウ酸塩鉱石、例えばコールマイト、ウレキサイト、パンデルマイト、ダンブライト、ダトライト及びこれらの混合物からなる群から選択される。本発明の一実施形態では、酸素含有ホウ素化合物は５０重量％のホウ酸と５０重量％のウレキサイトからなる。本発明の別の実施形態では、ホウ酸を酸素含有ホウ素化合物として使用する。
【００１６】
本発明の一実施形態では、窒素含有化合物は、第一級、第二級及び第三級有機アミン、例えばジフェニルアミン、ジシアンジアミド、エチレンアミン、ヘキサメチレンアミン、メラミン、尿素及びこれらの混合物を含む。一実施形態では、メラミンを窒素含有化合物として使用する。
【００１７】
出発原料と混合するドーパントは、最高処理温度よりも気化温度の低い金属ホウ酸塩を形成する化合物から選択される。かかる金属含有化合物の例には、バリウム化合物、例えば酸化バリウム；セシウム化合物、例えば酸化セシウム；カリウム化合物、例えば水酸化カリウム；ストロンチウム化合物、例えば酸化ストロンチウム；ルビジウム化合物、例えば酸化ルビジウム；及びリチウム化合物、例えば酸化リチウム、硝酸リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムシクロペンタジエナイド、ジリチウムフタロシアニン、二リチウム塩、酢酸リチウム、アセチルアセトナトリチウム、リチウムアミド、リチウムビス（トリメチルシリル）アミド、テトラヒドリドホウ酸リチウム、炭酸リチウム、リチウムジメチルアミド、水素化リチウム、水酸化リチウム、メタホウ酸リチウム、モリブデン酸リチウム、ニオブ酸リチウム、過塩素酸リチウム、過酸化リチウム、テトラホウ酸リチウム、ホウ水素化リチウム、トリエチルヒドリドホウ酸リチウム、シュウ酸リチウム及びこれらの混合物がある。
【００１８】
一実施形態では、原料混合物のドーパント物質として硝酸リチウムを使用し、１８００℃の最高処理温度よりも低い温度で蒸発するホウ酸塩化合物を形成するが、これによって窒化ホウ素反応生成物から不純物を除去する最終的洗浄／浸出工程は必要に応じて実施される任意工程となる。
【００１９】
一実施形態では、出発原料は３０〜５５重量％のホウ酸、４０〜５０重量％のメラミン及び１〜５重量％のリチウム含有ドーパント物質を含有する。別の実施形態では、出発原料は５２．５重量％のホウ酸、４４．５重量％のメラミン及び３重量％の硝酸リチウムを含有する。
【００２０】
プロセス工程
本発明のｈＢＮ製造方法は、後述の処理工程を含む回分法又は連続法のいずれとしても実施できる。
【００２１】
混合／ブレンド
最初の工程では、ドーパントを含む出発原料をブレンダーのような適当な装置で乾燥状態で互いに混合又はブレンドする。
【００２２】
任意工程としての予熱／乾燥工程
本発明の一実施形態では、混合／ブレンド工程後に、出発原料を約１００〜４００℃の温度で０．５〜１５時間乾燥して反応体中の水分を駆逐し、原料間に多孔性を生じさせ、ナゲット、チャンク又はペレットの形態の集合体を形成する。
【００２３】
一実施形態では、乾燥は１５０〜２５０℃の温度で実施される。乾燥操作は、空気中で実施してもよいし、或いは窒素又はアンモニア雰囲気中で実施してもよい。乾燥時間は、乾燥温度に依存するとともに、乾燥工程を静的雰囲気中で実施するか或いは循環空気又はガス気流中で実施するかに依存する。一実施形態では、乾燥時間は、静的環境下、２００℃で４時間から１５０℃で１５時間の範囲にある。別の実施形態では、出発原料を２５０℃で３時間乾燥する。
【００２４】
一実施形態では、反応体及びドーパントを容器又はカプセルに入れ、１０００℃以下の高温炉（プッシャー型炉又はロータリーキルン）に２時間以内装入する。この予熱工程で、窒素の向流によってガスの発生を制御し、発生したガスを炉の入口に向けて導く。
【００２５】
任意工程としての前駆体の粗粉砕
一実施形態では、混合／ブレンド工程後又は乾燥工程後に、ローラーミル、クロスビーターミル、ローリングディスクなどの慣用装置を用いて、出発原料を粗粉砕又は破砕して、後で緻密化できる小粒とする。一実施形態では、粗粉砕材料を１個当たり１０ｍｇ〜１０ｇの重量の小粒に破砕する。別の実施形態では、材料を１個当たり約０．２ｇの重量の小粒に破砕する。
【００２６】
粗粉砕後、ホウ素源がウレキサイトのようなアルカリもしくはアルカリ土類金属ホウ酸塩化合物である場合、適宜、粉砕した材料をシリカと混合する。ウレキサイト中のカルシウムがシリカと反応してケイ酸カルシウムを生成し、さもなければ生成しかねない３ＣａＯ・Ｂ２Ｏ３の生成を抑制して、最終反応におけるＢＮの収率を高める。一実施形態では、ウレキサイトに対するシリカの総量をＳｉＯ２／ＣａＯモル比が０．５未満となるように維持する。第二の実施形態では、上記モル比を１．０未満に維持する。
【００２７】
任意工程としての予熱及び緻密化（ピル形成）工程
一実施形態では、混合／ブレンド工程後に、混合前駆体を乾燥、粉砕し、当技術分野で周知の方法、例えば、特にタブレット形成、ブリケット形成、押出、ピル形成及び圧縮成形によって緻密化する。この工程で、粉砕混合物を緻密化して、１個当たり０．１ｇ〜２００ｇの重量のペレットにする。一実施形態では、ペレットの平均重量は１０ｇ程度である。第二の実施形態では、粉砕混合物を平均重量約２ｇのペレットに緻密化する。
【００２８】
一実施形態では、緻密化／ペレット化工程を単一の押出工程で行う。ドーパント及び任意成分のシリカを含む原料を、例えばポリビニルアルコール；ポリオキシエチレン系非イオン界面活性剤；ポリカルボン酸塩、例えばアクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、フマル酸及びマレイン酸；ポリオキサゾリン類、例えばポリ（２−エチル−２−オキサゾリン）；ステアリン酸；Ｎ，Ｎ’−エチレンビスステアルアミド；ソルビタン化合物、例えばソルビタンモノステアレートなどのバインダーと共に、二軸押出機などの装置に送る。材料は次いで乾燥され、押出機から出てくる際にペレット化される。
【００２９】
押出機から出てきたペレットを連続プロセスでは次の工程の反応容器に直接供給できるし、別の実施形態では２００℃の炉で処理して追加乾燥してから反応容器に供給してもよく、本発明の高純度の窒化ホウ素が形成される。
【００３０】
仮焼兼熱処理統合工程
次の工程では、ペレットを反応室内にて窒素雰囲気中で焼成する。反応室を室温から２０〜１２００℃／時の速度で１２００〜２３００℃の高温まで加熱する。その後プロセス温度を約１〜３０時間保持し、この間窒素パージを非酸化性雰囲気を持続するのに十分な速度で維持する。
【００３１】
一実施形態では、ペレットをアンモニア中に維持しながら、１２００〜１６００℃で２〜１２時間焼成する。第二の実施形態では、ペレットを１４００℃で約４時間焼成する。第３の実施形態では、ペレットを室温から５００℃／時の速度で１８００℃の温度まで焼成する。その後温度を１８００℃に５時間保持し、この間窒素パージを維持する。
【００３２】
さらに他の実施形態では、例えばプラズマジェット炉を用いて、反応を２０００℃を超えるプロセス温度で行い、高い反応速度を達成する。さらに他の実施形態では、窒素雰囲気はアンモニアと不活性ガスとの混合物である。
【００３３】
上述の工程は回分プロセスとして実施でき、この際ばらばらのペレットを焼成用反応室に導入する。別の実施形態では、これらの工程を連続プロセスの一部として実施し、この際ペレットを反応容器に連続的に供給する。連続プロセスの一実施形態では、強制供給機構によって反応容器を炉アセンブリに通し、各容器コンテナを炉アセンブリに導入する毎に、先行容器コンテナが炉内でコンテナ１個分の長さだけ前進する。
【００３４】
なお、本発明の方法では、二段階プロセスが必要な従来の方法とは対照的に、反応体及びドーパントを含有するペレットを単一工程で高い処理温度で焼成し、ＢＮ結晶を形成する。
【００３５】
（従来の二段階とは対照的に）本発明の単一の仮焼兼熱処理統合工程の最終生成物は、窒化ホウ素９９％以上の高純度の高結晶性生成物である。一実施形態では、ＢＮ生成物の純度は９９．５％以上である。
【００３６】
本明細書において、高結晶性ＢＮ生成物とは、窒化ホウ素９０％以上、概して９９％以上の純度の均質で滑らかな感触の生成物をいう。結晶度はこする際の「感触」の滑らかさの程度に関連し、（従来技術の二段階プロセスで１１００℃以下の仮焼工程で乱層構造窒化ホウ素を形成する第一工程後に得られるような）結晶性に乏しい材料の粗いチョーク様感触とは対照的である。
【００３７】
任意工程としての微粉砕工程
最後に、焼成ペレットの反応生成物を適宜適温に冷却した後、ジェットミルプロセスで粉砕して寸法０．１〜６０μｍのプレートレットの形態の高純度窒化ホウ素生成物とする。一実施形態では、反応生成物を微粉砕して平均粒径１〜５μｍの粉末とする。各粒子はこのような寸法ではなく、緩く結合した微細サブミクロン微結晶の集塊であるので、上記粒径は呼称寸法である。
【００３８】
別の実施形態では、窒化ホウ素粉末を粗粉砕し、ふるい分けして、４０〜３２５メッシュの集合体を生成する。この材料は熱的用途に使用できる。
【００３９】
なお、本発明の反応生成物は、従来の非ドープ法の窒化ホウ素よりも格段に純度が高い。上述の通り、高純度の窒化ホウ素生成物が得られるのは、金属ホウ酸塩不純物が比較的低温で気化して去るからであると考えられる。
【００４０】
他の任意工程としての後処理工程
上述の通り、本発明の方法の窒化ホウ素生成物は十分高純度であるので、酸洗浄／浸出は不要である。しかし、本発明の一実施形態では、卓越した純度の窒化ホウ素生成物を得るための任意工程として、生成物を洗浄処理に付してもよい。一実施形態では、最終ＢＮ生成物をメタノールや１％硝酸水溶液のような溶剤で洗浄して、微細な白色高純度結晶性窒化ホウ素粉末を得る。
【００４１】
本発明の別の実施形態では、本発明のＢＮ生成物をさらに、窒素、アンモニア又はアルゴンのような非酸化性ガス雰囲気中、１７００〜２１００℃で熱処理又は焼結する。この処理によって結晶化が進行し、優れた結晶性と純度及び０．３Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有するＢＮ生成物となる。本発明の一実施形態では、ＢＮ粉末の熱伝導率は３〜１５Ｗ／ｍＫの範囲にある。
【００４２】
本発明で製造したＢＮ粉末の用途
本発明の高純度窒化ホウ素粉末は、例えば複合材料、ポリマー、グリース、流体などの熱制御用途のための充填剤として用いることができる。窒化ホウ素粉末は、ホットプレス用途、或いは六方晶窒化ホウ素を立方晶窒化ホウ素（ｃＢＮ）に変換する際の前駆体供給原料として使用することもできる。別の実施形態では、本材料を六方晶窒化ホウ素ペーストの調製に使用する。本明細書において、ペーストとは半固形標品である。この方法では、窒化ホウ素スラリーを形成し、スラリーを適当な条件下で処理して、約６０〜約８０重量％の固体六方晶窒化ホウ素を含有する窒化ホウ素ペーストを生成する。
【００４３】
熱制御用途、例えば熱伝導シートでは、本発明の窒化ホウ素は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリ−ｐ−キシレン、ポリ酢酸ビニル、ポリアクリレート、ポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、フッ素系プラスチック、ポリビニルエーテル、ポリビニルケトン、ポリエーテル、ポリカーボネート、熱可塑性ポリエステル、ポリアミド、ジエン系プラスチック、ポリウレタン系プラスチック、シリコーン及び無機プラスチックなどの熱可塑性樹脂；及びフェノール樹脂、フラン樹脂、キシレン／ホルムアルデヒド樹脂、ケトン／ホルムアルデヒド樹脂、ウレア樹脂、メラミン樹脂、アニリン樹脂、アルキド樹脂、不飽和ポリエステル樹脂及びエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂から選択される１種以上の樹脂を含有するマトリックス中に充填剤として用いられる。
【００４４】
熱制御用途の一実施形態では、本発明の窒化ホウ素は、０．５０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を得るため、シリコーン、エポキシ、アクリル、塩化ビニル、ポリウレタン及びこれらの混合物から選択される複合物６０重量％以下を含有するマトリックス中に充填剤として用いられる。
【００４５】
熱制御用途では、ドーパントが窒化ホウ素生成物の熱伝導率を高めるのに役立つことが判明した。ＬｉＮＯ３を本発明のｈＢＮ製造用ドーパント、即ちシード材料として用いる実施形態では、本発明のＢＮを用いる試料の熱伝導率は、従来の非ドープ法を用いて製造したＢＮを用いる試料の熱伝導率よりも格段に高い。
【実施例】
【００４６】
例１〜４
メラミン及びホウ酸を２３：２７の重量比で含有する４つの試料を製造した。例１はメラミンとホウ酸しか含んでおらず、実施例２はほかに１．５重量％の硝酸リチウムを含んでおり、実施例３は３．０重量％の硝酸リチウムを含んでおり、実施例４は５．０重量％の硝酸リチウムを含んでいる。これらの試料すべてを２７５℃で一晩乾燥する。次に乾燥材料をプレスして円筒形ピルとし、窒素中５００℃／時の速度で室温から１８００℃に焼成し、３時間保持する。４つの例で製造したピルを、分析のために秤量し、ボールミルで粉砕する。試料パッドを作製し、熱伝導率を測定する。
【００４７】
熱伝導率（ＴＣ）の結果と、各例で計算した総収率を次の表に示す。
【００４８】
【表１】
2006188411.tif 000002
本発明のプロセスで製造した窒化ホウ素生成物は、熱伝導率が従来の生成物よりも高く、熱伝導率１．５Ｗ／ｍＫ以上である。熱伝導率は、ある程度、窒化ホウ素（ＢＮ）材料の純度を示す指標として用いることができる。ＢＮ生成物がホウ酸塩や酸素などの不純物を含んでいると、熱伝導率が低下する。
【００４９】
本明細書では、最良の形態を始めとする本発明を開示するとともに、当業者が本発明を使用及び実施できるように、具体例を用いて説明してきた。本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって規定され、当業者に自明なその他の具体例も包含する。かかる他の具体例が特許請求の範囲の記載と相違しない構成要素を有するか或いは特許請求の範囲の記載と異なるものが本質的なものでない均等な構成要素を有する場合、特許請求の範囲に包含される。
【００５０】
本明細書で引用した文献の開示内容は援用によって本明細書の開示内容の一部をなす。
【外国語明細書】
2006188411000001.pdf